DE2439007A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING REFINING CATALYSTS AND THEIR USE FOR HYDROGENATION OF PETROLEUM FRACTIONS CONTAINING METAL AND ASPHALT - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING REFINING CATALYSTS AND THEIR USE FOR HYDROGENATION OF PETROLEUM FRACTIONS CONTAINING METAL AND ASPHALTInfo
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Description
BASF AktiengesellschaftBASF Aktiengesellschaft
Unser Zeichen; O.Z. 30 751 Vo/MW 6700 Ludwigshafen, 8.8.1974Our sign; O.Z. 30 751 Vo / MW 6700 Ludwigshafen, August 8th, 1974
Verfahren zur Herstellung von Raffinationskatalysatoren und deren Verwendung zur Hydrierung von metall- und asphalthaltigen ErdölfraktionenProcess for the production of refining catalysts and their use for the hydrogenation of metal and petroleum fractions containing asphalt
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Raffinationskatalysatoren und deren Verwendung in einem Verfahren zur hydrierenden Entschwefelung von Erdölfraktionen. Bei Verwendung dieser Katalysatoren können insbesondere Vakuumgasöle oder Rückstandsöle der atmosphärischen Destillation unter milderen Reaktionsbedingungen behandelt werden als bei Verwendung üblicher Katalysatoren.The present invention relates to a process for the production of refining catalysts and their use in one Process for hydrated desulphurization of petroleum fractions. When using these catalysts, vacuum gas oils in particular can be used or residual oils from atmospheric distillation are treated under milder reaction conditions than in Use of conventional catalysts.
Die hydrierende Entschwefelung von Rohölrückständen wird durch die in ihnen enthaltenden Asphaltene und metallorganischen Verbindungen erschwert. Diese verursachen Ablagerungen auf dem Katalysator, die eine Verminderung der Katalysatoraktivität bewirken. Um einen bestimmten Entschwefelungsgrad beizubehalten, ist es bei sonst unveränderten Reaktionsbedingungen notwendig, während des Betriebes die Reaktionstemperatur laufend weiter zu erhöhen (vergleiche dazu die Figur). Erhöhte Reaktionstemperaturen beschleunigen aber wiederum die Koksablagerung auf dem Katalysator, so daß nach relativ kurzen Betriebszeiten der Katalysator entweder regeneriert oder erneuert werden muß. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit von Verfahren zur katalytischen Entschwefelung von z.B. Vakuumgasölen bzw. Destillationsrückständen stark herabgesetzt.The hydrogenative desulphurization of crude oil residues is carried out by the asphaltenes and organometallic compounds they contain difficult. These cause deposits on the catalyst, which reduce the activity of the catalyst cause. In order to maintain a certain degree of desulphurisation, it is necessary with otherwise unchanged reaction conditions, to continuously increase the reaction temperature during operation (compare the figure). Elevated reaction temperatures but in turn accelerate the coke deposition on the catalyst, so that after relatively short operating times the Catalyst must either be regenerated or replaced. This makes the economic efficiency of processes for catalytic Desulfurization of e.g. vacuum gas oils or distillation residues greatly reduced.
In jüngster Zeit sind bereits Katalysatoren mit erhöhter Aktivität und Standzeit entwickelt worden. Diese Katalysatoren besitzen eine bestimmte Porenstruktur. Gute Ergebnisse ergeben Katalysatoren, die Kobalt- oder Nickel zusammen mit Molybdän oder Wolfram auf einem durch SiOp-Zusatz stabilisierten AIpO-,-Träger enthalten und deren Poren größtenteils aus MikroporenRecently there are already catalysts with increased activity and service life has been developed. These catalysts have a certain pore structure. Give good results Catalysts, the cobalt or nickel together with molybdenum or tungsten on an AlpO -, - support stabilized by the addition of SiOp and their pores are mostly made up of micropores
434/73 - 2 -434/73 - 2 -
609809/0819609809/0819
- 2 - O. Z0 J)O - 2 - O. Z 0 J) O
mit Durchmessern unter 100 Ä bestehen. Hierzu sei insbesondere auf die offengelegten deutschen Anmeldungen 2 233 9^3 und 2 l60 7O4 verwiesen.with diameters below 100 Å exist. For this purpose, in particular to the disclosed German applications 2 233 9 ^ 3 and 2 l60 7O4 referenced.
Es wurde nun gefunden, daß sich die Aktivität und die Standzeit der für die Entschwefelung von Vakuumgasölen und Destillationsrückständen verwendeten Kobalt- und/oder Nickel- und Molybdän enthaltenden Katalysatoren weiter verbessern läßt, wenn ein ΑΙρΟ,,-Träger verwendet wird, der zusätzlich Chromoxid enthält.It has now been found that the activity and the service life for the desulfurization of vacuum gas oils and distillation residues Catalysts containing cobalt and / or nickel and molybdenum used can be further improved, if a ΑΙρΟ ,, carrier is used, the additional chromium oxide contains.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Raffinationskatalysators, der Kobalt- und/oder Nickel zusammen mit Molybdänoxid als aktive Katalysatorbestandteile auf Aluminiumoxid als Träger enthält. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger verwendet wird, der 3 bis 15 Gewichtsprozent Chromoxid enthält. The present invention therefore relates to a process for the production of a refining catalyst, the cobalt and / or nickel together with molybdenum oxide as active catalyst components on aluminum oxide as a carrier. The method is characterized in that a carrier is used, which contains 3 to 15 weight percent chromium oxide.
Der Träger des erfindungsgemäß hergestellten Katalysators besteht zu 85 bis 97 Gewichtsprozent aus Aluminiumoxid und enthält 3 bis 15 Gewichtsprozent Chromoxid» Er kann nach den üblichen Methoden, beispielsweise durch Auffällen des Aluminiumoxids auf in Wasser fein suspendiertes Chromoxid oder aber durch Vermischen von frisch gefälltem Chromoxidhydrat mit Aluminiumoxidhydrat hergestellt werden.The support of the catalyst prepared according to the invention consists of 85 to 97 percent by weight of aluminum oxide and contains 3 to 15 percent by weight of chromium oxide Aluminum oxide on chromium oxide finely suspended in water or by mixing freshly precipitated chromium oxide hydrate be made with alumina hydrate.
Bevorzugt wird er jedoch wie folgt hergestelltsHowever, it is preferably produced as follows
Zu einer wäßrigen Lösung von Aluminiumsulfat, -nitrat oder -Chlorid wird die für den gewünschten Chromgehalt erforderliche Menge eines löslichen Chromsalzes, wie Chromsulfat oder Chromalaun, zugesetzt. Aus der Lösung dieser beiden Metallsalze wird mit einem basischen Fällungsmittel, wie Ammoniak, oder einer wäßrigen Natriumaluminatlösung ein Gemisch aus Aluminlumoxid- und Chromoxidhydraten ausgefällt, wobei das Fällungsmittel und die Lösung unter Rühren zusammen in ein Fällungsgefäß eingebracht werden. Die Fällung wird vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 60 bis 950C vorgenommen; der günstigste pH-The amount of a soluble chromium salt such as chromium sulfate or chromium alum required for the desired chromium content is added to an aqueous solution of aluminum sulfate, nitrate or chloride. A mixture of aluminum oxide and chromium oxide hydrates is precipitated from the solution of these two metal salts with a basic precipitant such as ammonia or an aqueous sodium aluminate solution, the precipitant and the solution being introduced into a precipitation vessel together with stirring. The precipitation is preferably carried out in a temperature range from 60 to 95 ° C .; the cheapest pH
- 3 -609809/0819- 3 -609809/0819
- 3 - O.Z. JO 731- 3 - O.Z. JO 731
Bereich für die Fällung liegt zwischen 6,5 und 8,55 innerhalb dieses Bereiches werden bei höheren Temperaturen niedrigere pH-Werte bevorzugt. Der Niederschlag wird abfiltriert und durch Waschen von Sulfat- und gegebenenfalls Natrium-ionen befreit; den Filterkuchen kann man in einem Hordentrockner bzw. Trockenschrank bei 120 bis 150 C solange trocknen, bis sein Wassergehalt noch etwa 50 bis βθ % beträgt. Alternativ kann der Filterkuchen auch durch Sprühtrocknung auf einen Restwassergehalt von 20 bis 30 % getrocknet werden«, Vor dem Extrudieren bzw. Verkneten und Strangpressen muß der Wassergehalt desThe range for the precipitation is between 6.5 and 8.55, within this range, lower pH values are preferred at higher temperatures. The precipitate is filtered off and freed from sulfate and, if appropriate, sodium ions by washing; the filter cake can be dried in a tray dryer or drying cabinet at 120 to 150 ° C. until its water content is still about 50 to βθ % . Alternatively, the filter cake can also be dried to a residual water content of 20 to 30% by spray drying
wiederagain
Sprühgutes dann jedoch/auf einen Wert zwischen 40 und 50 % eingestellt werden.However, the spray material can then / be set to a value between 40 and 50 % .
Als aktive Katalysatorbestandteile werden Metalloxide der 8. Nebengruppe zusammen mit Oxiden der 6. Nebengruppe angewendet, Vorzugsweise werden Kobalt- und/oder Nickeloxid zusammen mit MoO, angewendet. Bei Verwendung von WO,, anstelle von MoO,, ist bei gleichem Entschwefelungsgrad der Wasserstoffverbrauch etwas höher.As active catalyst components, metal oxides of the 8th subgroup are used together with oxides of the 6th subgroup, Cobalt and / or nickel oxide are preferably used together with MoO. When using WO ,, instead of MoO ,, is the hydrogen consumption with the same degree of desulfurization a little bit higher.
Für die hydrierende Entschwefelung von Vakuumgasölen bzw. Destillationsrückständen hat sich ein Gehalt von 2,5 bis 5 % an Metalloxiden der 8. Nebengruppe sowie ein Gehalt von 5 bis 13 Gewichtsprozent an Metalloxiden der β. Nebengruppe als ausreichend erwiesen. Höhere Metalloxidgehalte bewirken praktisch keine weitere Aktivitätssteigerung.For the hydrogenating desulfurization of vacuum gas oils or distillation residues, a content of 2.5 to 5 % of metal oxides of the 8th subgroup and a content of 5 to 13 percent by weight of metal oxides of β. Subgroup proved to be sufficient. Higher metal oxide contents cause practically no further increase in activity.
Die aktiven Katalysatorbestandteile können in an sich bekannter Weise entweder in Form einer ammoniakalisehen Nickel- bzw. Kobaltmolybdatlösung auf die getrockneten und kalzinierten Träger durch Tränken aufgebracht werden. So können aber auch, wenn die Herstellung von Strangpreßlingen beabsichtigt ist, vor dem Mischvorgang in die Aluminiumoxid/Chromoxidpaste eingegeben werden und zusammen mit dieser und Wasser verknetet werden.The active catalyst constituents can be used in a manner known per se either in the form of an ammoniacal nickel or Cobalt molybdate solution can be applied to the dried and calcined carrier by soaking. But also, if the production of extrusions is intended, added to the aluminum oxide / chromium oxide paste prior to the mixing process and kneaded together with this and water.
Der erfindungsgemäße Katalysator kann ganz allgemein für die Raffination von Kohlenwasserstofffraktionen verwendet werden;The catalyst according to the invention can be used quite generally for the refining of hydrocarbon fractions;
60 9809/081960 9809/0819
- k - O.Z. 30- k - OZ 30
vorzugsweise wird er für die hydrierende Entschwefelung von Vakuumgasö'len oder von Rückstandsölen aus der atmosphärischen Rohöldestillation eingesetzt« Für diese Verfahren werden Temperaturen von 350 bis 450 C, Wasserstoffpartialdrücke von 50 bis 100 Atmosphären, Wasserstoff/Kohlenwasserstoff-Verhältnisse von 0,25 bis 2 Nm Wasserstoff pro kg Kohlenwasserstoff und Katalysatorbelastungen von 0,5 bis 1,5 kg Kohlenwasserstoff pro Liter Katalysator und Stunde angewendet. Die Wahl der Reaktionsbedingungen innerhalb der vorstehend genannten Grenzen ist von der Natur des Rohstoffs und vom gewünschten Entschwefelungsgrad abhängig, öle mit hohem Asphalt- und Metallgehalt werden im allgemeinen unter schärferen Reaktionsbedingungen raffiniert als öle mit niedrigerem Asphalt- und Metallgehalt.it is preferably used for the desulphurisation of vacuum gas oils or residual oils from the atmosphere Crude oil distillation used «For this process, temperatures of 350 to 450 C, hydrogen partial pressures from 50 to 100 atmospheres, hydrogen / hydrocarbon ratios from 0.25 to 2 Nm hydrogen per kg of hydrocarbon and catalyst loadings of 0.5 to 1.5 kg Hydrocarbon applied per liter of catalyst per hour. The choice of reaction conditions within the above mentioned limits depends on the nature of the raw material and the desired degree of desulphurisation, oils with a high Asphalt and metal content are generally refined under more severe reaction conditions than oils with lower asphalt and metal content.
Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele 1 und 2 näher erläutert. In Beispiel 1 wird die Herstellung eines Katalysators A nach der erfindungsgemäßen Lehre beschrieben. Beispiel 2 enthält einen Vergleichsversuch des erfindungsgemäßen Katalysators A mit einem Katalysator B vom Stand der Technik (DOS 2 233 9^3).The invention is explained in more detail with reference to Examples 1 and 2 below. In Example 1, the production of a Catalyst A described according to the teaching of the invention. Example 2 contains a comparative experiment of the invention Catalyst A with a catalyst B from the prior art (DOS 2 233 9 ^ 3).
Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators A:Preparation of Catalyst A According to the Invention:
Es wurde ein Katalysatorträger mit einem Gehalt von 5 und 95 % A12°3 wle fol&t hergestellt: A catalyst carrier with a content of 5 and 95 % A1 2 ° 3 wle fol & t was produced:
In 5 560 ml technische Aluminiumsulfatlösung, 7 % AlgO stoffgehalt, wurden 67,8 g wasserfreies Chromsulfat (33 bis 34 % Cr2O,) unter Erwärmen gelöst. Diese Lösung wurde zur Fällung eines Niederschlags zusammen mit einer 25 prozentigen Ammoniaklösung in einen Fällkolben eingerührt. Während der Fällung wurde eine Temperatur zwischen 83 und 870C und ein pH-Wert zwischen 6,5 und 7*0 eingehalten. Nach Beendigung des Fällungsvorgangs wurde nachgerührt; anschließend wurde der Niederschlag abfiltriert und mit 0,25#igem Ammoncarbonatwasser bis auf einen Restgehalt von 0,1 # Sulfat gewaschen.67.8 g of anhydrous chromium sulfate (33 to 34 % Cr 2 O 2) were dissolved with heating in 5560 ml of technical aluminum sulfate solution, 7% algae content. This solution was stirred into a precipitating flask together with a 25 percent ammonia solution to precipitate a precipitate. A temperature between 83 and 87 ° C. and a pH value between 6.5 and 7 * 0 were maintained during the precipitation. After the precipitation process had ended, stirring was continued; then the precipitate was filtered off and washed with 0.25 # strength ammonium carbonate water to a residual content of 0.1 # sulfate.
609809/0819 -609809/0819 -
- 5 - ο.ζ. 30- 5 - ο.ζ. 30th
Der Filterkuchen wurde l6 Stunden lang bei I50 C getrocknet. 532 g des so getrockneten jedoch noch Wasser enthaltenden Filterkuchens (entsprechend 2βθ g Trockenmasse) wurden in einem Kneter mit 53,5 g Kobaltacetat und 43,1 g MoCU (entsprechend 5 % Kobaltoxid/13,5 % Molybdänoxid im fertigen Katalysator) vermischt, zu 1,5 mm Strangpreßlingen verformt und nach 12-stündigem Trocknen bei 1200C 4 Stunden bei 5000C kalziniert.The filter cake was dried at 150 ° C. for 16 hours. 532 g of the filter cake dried in this way but still containing water (corresponding to 2βθ g dry matter) were mixed in a kneader with 53.5 g cobalt acetate and 43.1 g MoCU (corresponding to 5 % cobalt oxide / 13.5 % molybdenum oxide in the finished catalyst) deformed 1.5 mm extrudates and calcined for 4 hours at 500 0 C after 12 hours of drying at 120 0 C.
In der Tabelle sind die Zusammensetzung und die physikalischen Daten des erfindungsgemäßen Katalysators A denen des Katalysators B vom Stand der Technik (hergestellt nach Beispiel 1 der DOS 2 233 943) gegenübergestellt. Außerdem ist in der Tabelle ein Katalysator C mit aufgenommen worden, dessen Träger nur aus Aluminiumoxid besteht. Der Träger des Katalysators C wurde aus Aluminiumsulfatlösung gefällt, in den Niederschlag wurden die aktiven Metalle eingepastet; diese Masse wurde sprühgetrocknet, stranggepreßt und anschließend kalzinierteIn the table, the composition and the physical data of catalyst A according to the invention are those of the catalyst B from the prior art (produced according to Example 1 of DOS 2 233 943). Also in the table is a catalyst C has been included, the support of which consists only of aluminum oxide. The carrier of the catalyst C was precipitated from aluminum sulfate solution, the active metals were pasted into the precipitate; this mass was spray dried, extruded and then calcined
Aus dem Vergleich der Daten der Tabelle geht hervor, daß die physikalischen Kenndaten der Katalysatoren A, B und C praktisch gleich sind, d.h. die verbesserte Entschwefelungsaktivität des erfindungsgemäßen Katalysators A ist nicht auf eine wesentlich verbesserte Porenstruktur zurückzuführen, sondern auf den Zusatz von Chromoxid zum Träger des Katalysators.Comparing the data in the table shows that the physical characteristics of the catalysts A, B and C are practical are the same, i.e. the improved desulfurization activity of the Catalyst A according to the invention is not due to a significantly improved pore structure, but to the addition from chromium oxide to the support of the catalyst.
- β 6Q98Q9/Q819 - β 6Q98Q9 / Q819
Ο.Ζ. 30 731Ο.Ζ. 30 731
MoOCoO
MoO
13,55
13.5
13,53.7
13.5
13,55
13.5
Cr2O3
SiO2 Al 2 O 3
Cr 2 O 3
SiO 2
595
5
3,589
3.5
BCT-Oberflache (m2/g)
Gesamtporenvolumen (ml/g)
mittlerer Porenradius in ABulk weight (g / l)
BCT surface area (m 2 / g)
Total pore volume (ml / g)
mean pore radius in A
322
0,61
39,9700
322
0.61
39.9
318
0,71
44,5715
318
0.71
44.5
299
0,64
42,80720
299
0.64
42.80
am Gesamtporenvolumen in % up to 40 8 (micro pores)
on the total pore volume in %
mit Radien > 40 8 in ml/gPore volume of the micropores
with radii> 40 8 in ml / g
Die Aktivität der in der Tabelle ausgewiesenen Katalysatoren A, B und C wurde mit einem atmosphärischen Destillationsrückstand
aus einem Kirkukrohöl geprüft. Der Destillationsrückstand hat
folgende Eigenschaften:The activity of the catalysts A, B and C shown in the table was tested with an atmospheric distillation residue from a Kirkukro oil. The distillation residue has
following properties:
Dichte (15°C) Schwefelgehalt Asphaltgehalt Conradson-CarbonDensity (15 ° C) Sulfur content Asphalt content Conradson carbon
0,962 g/l 3,87 % 4,10 % 9,20 fo 0.962 g / l 3.87 % 4.10 % 9.20 fo
609809/0819609809/0819
- 7 - O.Z. 30- 7 - O.Z. 30th
Der Aktivitätstest wurde unter den nachfolgenden Versuchsbedingungen durchgeführt: 100 atm Gesamtdruck, Durchsatz 0,75 kg/ Öl/Liter Katalysator und Stunde und ein Gas/Öl-Verhältnis von 1,13 Nnr Wasserstoff pro kg öl.The activity test was carried out under the following test conditions: 100 atm total pressure, throughput 0.75 kg / oil / liter of catalyst and hour and a gas / oil ratio of 1.13 Nnr hydrogen per kg oil.
Die Temperatur wurde während des Versuchs schrittweise erhöht, so daß über die gesamte Laufzeit des Versuchs eine 80- bis 85-prozentige Entschwefelung aufrechterhalten wurde. Die zur Aufrechterhaltung einer konstanten Entschwefelung von 80 bis 85 % notwendige Temperaturerhöhung in 0C (Ordinate) ist in Abhängigkeit von der Versuchsdauer in Tagen (Abszisse) in der Figur für die Katalysatoren A, B und C aufgetragen. Der erfindungsgemäße Katalysator A hat am Ende des Versuchs aufgrund seiner höheren Entschwefelüngsaktivität gegenüber den Katalysatoren B und C noch eine Temperaturreserve von 15 - l8 'The temperature was gradually increased during the experiment so that an 80 to 85 percent desulfurization was maintained over the entire duration of the experiment. The temperature increase in 0 C (ordinate) necessary to maintain a constant desulfurization of 80 to 85 % is plotted in the figure for catalysts A, B and C as a function of the test duration in days (abscissa). At the end of the experiment, catalyst A according to the invention still has a temperature reserve of 15-18 'due to its higher desulfurization activity compared to catalysts B and C
C.C.
6 Q 9 8 ;ΠΙ 9/08196 Q 9 8 ; ΠΙ 9/0819
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